肠道微生态研究技术和研究策略2024（全文）.pdf

肠道微生态研究技术和研究策略2024（全文）

”所有疾病始千肠道”——这句来自希波克拉底的古训在医学长廊中回响

至今，预言了肠道在人类健康中的核心作用。现代科学正逐步揭开这一古

老智慧的现代面貌一肠道微生态，这个由数万亿微生物编织的复杂网络，

已被证实在代谢性疾病、自身免疫疾病、心理健康乃至癌症等多种病理过

程和疾病状态中扮演关键角色。肠道微生态研究的快速进步得益千创新技

术的涌现、突破性发现以及新思想的启迪。正如分子生物学先驱Sydney

Brenner教授指出“科学的进步依赖千新技术、新发现和新想法，并且大

致是按这个顺序进行的＂。培养方法的演变、分子测序技术的出现以及多

组学方法的整合，已经彻底改变人们对肠道微生物组的理解。这些技术突

破为新发现铺平了道路，进一步揭示肠道微生物的复杂性和多样性以及它

们与宿主间错综复杂的相互作用。此外，这些发现催生新的思想和研究策

略，例如肠脑轴的探索和基千个性化微生物组的疗法。

本文将探讨推动肠道微生态研究领域的关键技术和研究策略，回顾过往具

有里程碑意义的重大发现，并对未来的发展方向与挑战进行展望。

一、肠道微生态的构成及作用

肠道微生态是指由肠道内数以万亿计的微生物构成的复杂网络，是宿主健

康的重要决定因素之一。这些微生物主要包括细菌、真菌、病毒和古菌等，

在维持微生态平衡中发挥重要作用。肠道微生态的失衡，也称为菌群失调，

已被报道与多种疾病的发生发展有关，如炎症性肠病(inflammatory

boweldisease,IBD)、肥胖、糖尿病、心血管疾病以及精神心理疾病等。

在疾病状态下，肠道微生物的构成显著改变并将影响治疗效果和疾病的结

局。Franzosa等开展的一项IBD患者微生物群代谢活性变化的调查研究，

对美国发现队列(PRISM)和荷兰验证队列(LifeLinesDEEP和NLIBD)

的220个粪便样本进行宏基因组分析，观察到IBD患者的微生物多样性

普遍减少及活泼瘤胃球菌(uminococcusRgnavus)、大肠杆菌

(Escherichiacoli)和梭形梭菌(Clostridiuclostridioforme)等有

m

害菌的富集。Yilmaz等从克罗恩病(Crohnsdisease,CD)和溃疡性

ulcerativecolitis,UC)患者的肠道活检中确定不同微生物分

结肠炎(

r

类群的关联网络，发现毛螺菌科(Lachnospi

aceae)和瘤胃球菌科

和

(Ruminococcaceae)的紊乱与抗肿瘤坏死因子－a生物制剂疗效较差

CD患者术后复发相关。因此，采用更为先进的研究技术和合理的研究策

略，全面深入地探究肠道微生态，对维护宿主的健康至关重要。

二、肠道微生态研究技术

肠道微生物种类繁多，功能复杂，且个体间存在显著差异。同时，肠道微

和方法进行

生物与宿主的相互作用机制复杂多样，需要结合多学科的知识

研究。因此，肠道微生态的研究技术是多维度的，涵盖从传统微生物培养

到现代分子生物学技术的广泛领域，见图1。

I哱加培养技术＞岛醴测序技术＞单细